高中物理人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律7 用牛顿定律解决问题（二）教学设计

[高一物理教案3-9]

3.9牛顿运动定律的适用范围

一、教学目标：

1、知道牛顿定律的适用范围；

    2、知道质量与速度的关系，知道在高速运动中必须考虑速度随时间而变化。

    二、重点难点

    重点：牛顿运动定律的适用范围。

    难点：高速运动的物体，质量随速度变化而变化。

    三、教学方法：

阅读、归纳

四、教学步骤：

   （一）、新课引入

    自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。

    但是，牛顿运动定律也不是万能的，它也有一定适用范围，那么牛顿运动定律在什么范围内适用呢？

   （二）、牛顿运动定律的适用范围：

1、指导学生阅读P67页课文

2、思考题：牛顿运动定律在什么情况下适用？在什么情况下不适用？

学生小结：牛顿运动定律只适用于宏观物体的低速运动，宏观物体是指相对于电子、质子、中子、等微观粒子而言。低速运动是指相对于光速（3×108m/s）而言。

原因：20世纪初，物理学家爱因斯坦提出了狭义相对论，改变了经典力学的一些结论。他指出物质的质量要随速度的增大而增大。例如当速度v=0.8C时，质量约增大到原质量的1.7倍。这时经典力学就不适用了，而在经典力学中，认为质量是固定不变的。

20世纪初，物理学的研究深入到微观世界，发现电子、质子、中子等微观粒子不仅具有粒子性，而且具有波动性，其运动规律不能用经典力学来说明，直到建立了量子力学后，才能够正确描述微观粒子的规律性。这就是说，牛顿力学一般也不适用于微观粒子。

    （三）、相对论、量子力学与经典力学的关系

（1）说明人类对自然界的认识更加深入，而不表示经典力学失去意义。

（2）不同的物理规律有不同的适用范围，在各自的范围内，我们可以充分发挥物理规律的作用。

（3）启发我们在遇到新的问题时，只要不断探索，就可以找到新的解决方法，攀登新的高峰。

（四）、牛顿三个运动定律的关系

牛顿提出的三个运动定律是一个整体，它回答了力与物体运动的关系这一最基本、最重要的问题。

第一定律解决了物体在不受力作用条件下的运动状态问题，同时指出物体具有惯性，确定了力的概念，是后两个运动定律的基础。

第二定律在第一定律的基础上，进一步研究了物体在受力作用条件下的运动状态，确定了力、质量以及加速度的瞬时对应关系，是牛顿三个运动定律的核心。

第三定律则反映了物体作用的相互性，阐明了物体在作用过程中的相互联系问题，使人们能够更加全面地分析、认识力与运动的关系。

    （五）、课堂小结：

1、通过本节课的学习，使人们认识到经典力学只适用于解决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子。

2、对牛顿运动定律进行小结：

（六）、课外作业

课文P69习题（5）～（9）